WO1995002091A1 - Vereinfachtes verfahren zur erdreichstabilisierung - Google Patents

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WO1995002091A1
WO1995002091A1 PCT/EP1994/002144 EP9402144W WO9502091A1 WO 1995002091 A1 WO1995002091 A1 WO 1995002091A1 EP 9402144 W EP9402144 W EP 9402144W WO 9502091 A1 WO9502091 A1 WO 9502091A1
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soil
injection
situ
liquid material
flowable
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PCT/EP1994/002144
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Stephan Von Tapavicza
Heinz Böttcher
Wolfgang Ritter
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Henkel Kommanditgesellschaft Auf Aktien
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D17/00—Excavations; Bordering of excavations; Making embankments
    • E02D17/20—Securing of slopes or inclines
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C3/00—Foundations for pavings
    • E01C3/04—Foundations produced by soil stabilisation
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/12—Consolidating by placing solidifying or pore-filling substances in the soil

Definitions

  • the teaching according to the invention relates to a simplification in the deep stabilization of soils and / or sands, which goes beyond a mere consolidation of the surface of the soil and wants to reach deeper areas of the soil to be consolidated. It should be possible to secure large areas by installing suitable reinforcement elements with comparatively little work, so that not only is there improved resistance to erosion against the effects of wind and / or rain, but also stronger ones with reduced workload mechanical forces on the surface of the floor are permanently absorbed. Examples include the ground protection on a slope against slipping under the influence of gravity, possibly reinforced by the influence of unfavorable weather conditions or sufficient basic consolidation of soil surfaces for the application of cover layers, superstructures and
  • the invention aims to create the possibility of influencing the service life of such deep consolidation by selecting the reinforcement elements to be introduced into the deeper soil layers.
  • This subtask is based on the different requirements for soil stabilization in the sense of the invention, which vary from case to case. This will be briefly explained using two extreme examples: In the case of soil consolidation on slopes, taking into account current practice, for example in road construction and / or in the case of water pollution control, two very different requirement profiles can be set.
  • One option is the time-limited deepening of the freshly created slope, which at the same time is recultivated by planting with sufficiently deep-rooted permanent plants, in particular bushes and / or trees, but at the same time is permanently fixed.
  • the additional considerations must also be taken into account: the extent of the technical requirements for the floor fastening is determined in a wide range by the respective circumstances. This can also be understood by the description of extreme positions.
  • the pure surface consolidation for example against erosion by wind and / or rain, can be sufficiently solved by greening the surface with, for example, grass. Stronger force effects - for example when slipping on a slope due to gravity - cannot be absorbed. Here, the soil needs to be stabilized more deeply. Extreme requirements arise when surface layers which are permanently heavily loaded, for example in road construction or in the construction of buildings, are to be stabilized.
  • the teaching according to the invention relates to the area located in the middle here, which accordingly has to meet higher requirements than pure surface consolidation, but on the other hand does not want to be the basis for, for example, the construction of motorways or multi-storey buildings.
  • the possibility should be given to set consolidation effects for a limited time, if desired also for an unlimited time.
  • the invention accordingly relates to a method for deep stabilization of soils and / or sands - hereinafter also generally referred to as "soil” - for example against erosion by wind and / or rain, slipping on a slope and / or as a solidifying base for applying top layers (Structures and the like) by installing stabilizing reinforcement elements of increased mechanical strength which are at least largely covered with soil.
  • the method according to the invention is characterized in that the reinforcement elements in the pre-form of a flowable material are at least partly inserted into the ground in the manner of a rod or lance and brought there to solidify in situ. Details of the invention
  • the reinforcement elements are not introduced into the ground in solid form, but in the pre-form of a flowable material in such a way that certain spatial forms of the reinforcement aid are created in the ground area.
  • the flowable material entered in this way is selected such that, after it has been introduced, the soil solidifies in situ.
  • the flowable material is introduced into the ground in the form of at least one high-pressure liquid jet.
  • this is implemented in a technically particularly simplified embodiment in such a way that a plate provided with at least one outlet nozzle is placed on the surface of the soil to be consolidated and is firmly pressed on here.
  • the material forming the reinforcement elements is injected in its flowable pre-form. Soil quality and The extent of the energy input is coordinated with one another in such a way that the predetermined depth of penetration of the liquid material into the soil to be consolidated is ensured.
  • the liquid good is released into the soil to be solidified in the form of a shot-like injection.
  • the procedure can be as follows: a predetermined amount of the liquid phase to be injected is placed in the entry device in the area immediately in front of the outlet opening, this liquid-filled storage space being equipped with a movable stamp on the other hand.
  • This movable plunger is stretched in particular in the sense of a nail gun - or in the case of a plurality of individual storage spaces arranged next to one another for the liquids to be injected with associated outlet openings in the sense of a plate gun.
  • the required pressures which can be, for example, in the range from 5 to 50 bar or, if desired, even higher, are set in a preferred embodiment in a manner known per se by compressed air, the firing bolts or plate being blocked first.
  • a sudden abolition of this lock triggers the shot-like force transmission of the high-tension medium to the liquid phase and thus the shot-like ejection through the outlet nozzle (s) or the shot-like injection of this liquid phase into the ground with the mouth opening attached to the ground.
  • the dispensing device provided with the orifices is refilled with the next liquid phase portion and the required dispensing pressure is built up again, so that the possibility of the next injection shot is given.
  • the device can be equipped with a reinforcement element, in particular as a mobile unit, in a practically continuous manner, in practically any desired area and, in individual cases, in a very individual configuration.
  • the base plate provided with the outlet openings which is brought into contact with the surface of the base region to be consolidated, can be designed in different ways.
  • the plate is flat and contains the outlet opening (s) for the liquid phase embedded in this flat structure.
  • this plate can also be modified in such a way that the outlet openings for the liquid material are moved forward by means of tubular or hollow needle-shaped elements in such a way in the liquid phase outlet direction that when the base plate is placed on the ground, it is lance-shaped Penetrate elements into the soil to be consolidated. If the shot-like injection is now triggered, a correspondingly wider injection depth of the liquid jet is ensured.
  • a portion or all of the discharge openings for the liquid phase can be provided with corresponding tubular or hollow needle elements.
  • the length of these elements can be the same or different from each other.
  • the teaching according to the invention provides the possibility of also also consolidating the portion of the soil which is penetrated by the injection needle during the shot-like injection and accordingly is initially not filled with liquid material.
  • the reinforcement elements ultimately created then also extend in this embodiment ultimately to the surface of the soil to be consolidated.
  • the teaching according to the invention provides for the liquid material to be introduced by means of an injection device which has a plurality of tubular or hollow-needle-shaped elements.
  • these needle-shaped or tubular injection elements penetrating deeper into the ground are arranged so as to be adjustable in depth.
  • the individual elements can be adjusted in depth independently of one another, so that when the base plate carrying the injection needles is applied to the ground, these needle-shaped, lengthened injection elements can penetrate into the ground to different depths.
  • the in-situ hardening reinforcement elements into the ground in such a way that sufficient contact and exchange of water, in particular, between the surface of the soil and the deeper layers of the earth below the area of the solidified zone becomes possible.
  • the invention here provides that the homogeneity in the exchange of the natural metabolic processes in the soil area is not disturbed, so that natural processes, in particular free plant rooting, are ensured, but at the same time the at least temporary, solidification of the soil sought according to the invention also in sufficient depth layers is ensured.
  • the entry of the liquid in the embodiment according to the invention is primarily determined by the shape of the nozzle, which the liquid passes through in the highly tensioned state. It is understandable that the formation of a sufficiently sharp jet shape is possible here, which leads to the actual passage of the liquid jet even into lower-lying areas, which are, for example, 15 to 50 cm but also deeper below the surface of the soil.
  • the passage of the high-pressure liquid jet and the shape of the respective individual reinforcement element in the floor formed by it is influenced by a plurality of parameters.
  • the nature of the soil itself is of primary importance. Loose sand soils allow deeper penetration with a uniform shape of the reinforcement element in the sense of the rod shape or lance shape over a larger length range than very dense and firm soils.
  • the method according to the invention can also be used to reinforce the previous method of ground consolidation in larger depth areas by pre-formed, for example lattice-shaped or mat-shaped elements. It is known here, for example, to install grid-like stabilizing elements made of synthetic resins, in particular synthetic resin foams, such as polystyrene foam, in the floors.
  • grid-like stabilizing elements made of synthetic resins, in particular synthetic resin foams, such as polystyrene foam, in the floors.
  • an upper layer of the floor is first removed, then the prefabricated fastening element is put on and now covered again with the floor.
  • a large number of flowable and, in particular, aqueous preparations of organic and / or organic components can be used as liquid goods to be injected into the soil in a lance, taking into account the relevant specialist knowledge.
  • the A- Relevant soil stabilization technology knows the most diverse materials of this type, which harden either by dehydration or drying and / or by chemical reaction in-situ from the flowable liquid phase to form a reinforcement aid that requires stability.
  • characteristic examples of corresponding auxiliary substances are described without claiming to be complete.
  • a first example of in-situ hardening aqueous liquid phases of inorganic nature are self-setting aqueous cement suspensions, which can be varied and modified in a variety of ways within the scope of the known specialist knowledge.
  • a modification - which can also be used in connection with other aqueous preparation forms - reference should also be made to the use of thixotropic agents, the use of mineral thixotropic agents being particularly important. Reference is made, for example, to DE-A 4224537.
  • mixed hydroxide compounds of divalent and trivalent metals with a three-dimensional network structure of the garnet type for thixotropic thickening of aqueous preparations is described here, generally with limited amounts of swellable clays and / or other swellable layered silicas ⁇ cat compounds of natural and / or synthetic origin can also be used.
  • the thixotropic agent described in this application is characterized by a very small range of strength between the sol and gel state and leads in the phase of the mechanical action of the force to the easily mobile, almost water-like liquid phase, which, however, then immediately reappears when the force action subsides froze to gel.
  • Aqueous sodium water glass solutions or potassium water glass solutions hardening by lowering the pH value are known commercial products for diverse uses, which can also be used in the context of the invention as an aqueous, flowable base material for forming the reinforcement elements by shot injection.
  • the viscosity of the aqueous solution can be varied in the widest range and in particular to very low values, for example in the range from about 10 to 200 mPas (20 ° C.) and in particular to corresponding values in the range below set about 100 mPas.
  • the hardeners for such water glass sol systems are also accessible to experts as a variety of commercial products.
  • more or less strongly acidic salts are used, for example of the type of aluminum sulfate or aluminum phosphate, or of the aluminum inosilicate phosphate.
  • the duration of the hardening and thus the pot life of the respective reaction mixture depends on the reactivity of the hardener types used in the particular case.
  • the suitable systems By selecting the suitable systems, the minimum periods for use and processing in the sense of the method according to the invention can be set easily.
  • organic emulsion resins known per se for example of the type polyvinyl acetate or polyvinyl butyral dispersions.
  • the flexibility of the reinforcement elements ultimately created - transition from the water glass sol state to the hardening or hardened gel state - can be controlled.
  • so-called acidic dusts from industrial combustion to modify and trigger the hardening reaction in combination with the flowable water glass feed material in the sol state.
  • these airborne dusts are produced on a large technical scale during the dedusting of flue gas and must be disposed of. When used in the sense of the invention, they become valuable components and tools in the sense of the teaching of the invention.
  • Another known possibility for the time-controlled hardening of aqueous flowable water glass solutions by lowering the pH value and converting the sol to the gel state is to use hydrolysis-sensitive organic mixture components which are acid-forming during this hydrolysis, in particular corresponding esters of onofunctional and / or polyfunctional carboxylic acids and corresponding ones Alcohols.
  • hydrolysis-sensitive organic mixture components which are acid-forming during this hydrolysis, in particular corresponding esters of onofunctional and / or polyfunctional carboxylic acids and corresponding ones Alcohols.
  • the teaching known in the art applies that the use of short-chain ester-forming constituents on the side of the acids and the alcohols for comparison wise rapid ester cleavage and thus leads to the hardening conversion of the water glass brine to the gel state, while longer constituents in the ester used lead to correspondingly longer periods of time in which the sol state is maintained.
  • esters with short reaction conversion times are, in addition to esters of the type of glycerol triacetate or triacetin, succinic acid diethyl ester or also ethylene carbonate.
  • slow-curing esters are compounds of a correspondingly higher molecular weight, for example diethyl terephthalate or, in particular, natural fats and / or oils, which are known to be glycerol triesters of long-chain carboxylic acids with, for example, 10 to 24 carbon atoms and, in general, at least partly and / or multiply are olefinically unsaturated.
  • Particularly important substances for the reinforcement elements to be applied according to the invention which are accessible and processable in a flowable, in particular aqueous-liquid pre-form and then harden in situ after being introduced into the soil to be consolidated, are in particular also corresponding recycling of organic components.
  • Some examples from the extensive knowledge of the professional world are listed here.
  • flowable preparations of reactive resin systems for example those based on the type of melamine resin and / or urea resin / formaldehyde systems, are suitable as liquid material for carrying out the process according to the invention.
  • the use of reactive synthetic resin systems has been particularly important in Mining, reference is made, for example, to the publication F. Meyer "Reactive synthetic resins in mining"bouauf 117 (1981) 831-835.
  • preparations of a melamine / urea-formaldehyde condensation product containing 60% by weight of active substance can be converted from the flowable state to the adherent solid in very largely controllable periods by using dilute aqueous phosphorous acid with predominant proportions of melamine resin.
  • open periods in the hour range can be set here, so that the implementation of the method according to the invention with its steps of preparing and processing the in-situ reactive aqueous solutions and their injection into the soil can be ensured.
  • the aqueous components can also be cured with other acids and / or with the use of salts, in particular polyvalent cations, for example of the type of alkaline earth metals and / or aluminum halides, sulfates and the like.
  • salts in particular polyvalent cations, for example of the type of alkaline earth metals and / or aluminum halides, sulfates and the like.
  • finely divided inorganic and / or finely divided and / or soluble organic fillers, plasticizers and the like can also be used to modify the physical properties.
  • high-molecular polymer compounds can also be used, in particular in the form of aqueous suspensions and / or emulsions, which then - suitable conditions provided the soil to be stabilized - harden by at least largely discharging the water into surrounding soil areas and / or by drying out and in this form form the lance-shaped or rod-shaped reinforcement elements from pre-formed polymer plastics.
  • the embodiment mentioned here can be of particular importance in the consolidation of sandy soils in countries with intensive solar radiation, that is to say in soil areas which are warmed up sufficiently deeply in the normal course of the day and / or are so largely dried up by solar radiation, in particular, that water which has entered evaporates. It is obvious that particularly effective work can be ensured here for numerous problem areas in southern countries or in the subtropical or tropical zone.
  • the types of polymer and the auxiliaries such as plasticizers in particular, which may be mixed with them, it is possible to specifically influence the resilience of such a reinforcement produced in accordance with the invention and the service life in practical use.
  • polyvinyl acetate homopolymers are subject to slow biodegradation in the soil, so that after a storage period of 2 or 3 growth periods, such a reinforcing material can be largely destroyed and must then be replaced by renewable reinforcement, for example deep-rooted plants, if so consolidation of the soil layers is required.
  • renewable reinforcement for example deep-rooted plants
  • reinforcement elements that are relatively stable in storage Produce the species concerned here by the introduction of corresponding aqueous emulsions or dispersions in the sense of the shot-like injection according to the invention.
  • the structure of the reinforcement elements is not restricted to the previously mentioned polymer types.
  • Virtually any type of polymer can be made available in a manner known per se in the form of aqueous suspension resins which are suitable for processing in the sense of the process according to the invention.
  • the physical properties of the resulting polymer solids and / or their modification by the use of plasticizers, adhesive resins, fillers and the like can again be found in the general specialist knowledge of polymer technology, on which the action according to the invention is based here.
  • the floor fastening in the sense of the shot-like injection and its in-situ hardening becomes a load-bearing reinforcement element combined with a comparatively thin surface fastening of the floor area to be treated.
  • the general specialist knowledge is available here, which in particular provides for the entry of biodegradable at least partially biodegradable resins into the soil surface in a layer thickness of a maximum of a few centimeters and thus ensures their stabilization, for example against the effects of wind and / or rain. From the extensive relevant literature, reference is only made to US 4072020, ZA 7501787, HU 11654, US 3887506 and the publication M. Sadones et al.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Tiefenstabilisierung von Böden und/oder Sanden (Erdreich) beispielsweise gegen Erosion durch Wind und/oder Regen, Abrutschen in Hanglage und/oder als verfestigende Unterlage zum Aufbringen von Deckschichten, Aufbauten und dergleichen durch Einbau wenigstens weitgehend mit Erdreich abgedeckter stabilisierender Bewehrungselemente erhöhter mechanischer Festigkeit. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Bewehrungselemente in der Vor-Form eines fließfähigen Gutes wenigstens anteilsweise lanzenartig in den Boden eingetragen und dort in-situ zur Verfestigung gebracht werden. Bevorzugt erfolgt der Eintrag des Flüssiggutes durch schußartige Injektion.

Description

Vereinfachtes Verfahren zur Erdreichstabilisieruno
Die erfindungsgemäße Lehre betrifft eine Vereinfachung bei der Tiefenstabilisierung von Böden und/oder Sanden, die über eine reine Verfestigung der Erdreichoberfläche hinausgeht und tieferliegende Bereiche des zu verfestigenden Bodens erreichen will. Es soll dabei die Möglichkeit bestehen, mit verringertem Arbeitsaufwand auch großflächige Bereiche durch Einbau geeigneter Bewehrungselemente mit vergleichsweise geringem Arbeitsaufwand derartig abzusichern, daß nicht nur eine verbesserte Errosionsfestigkeit gegenüber der Ein¬ wirkung von Wind und/oder Regen gegeben ist, sondern daß auch stär¬ kere mechanische Krafteinwirkungen auf die Bodenoberfläche dauerhaft abgefangen werden. Als Beispiele seien hier benannt die Bodensiche¬ rung in Hanglage gegen das Abrutschen unter dem Einfluß der Schwer¬ kraft, gegebenenfalls verstärkt durch Einfluß ungünstiger Witte¬ rungsbedingungen oder eine hinreichende Grundverfestigung von Bo¬ denflächen zum Aufbringen von Deckschichten, von Aufbauten und
dergleichen. Die Erfindung will dabei insbesondere die Möglichkeit schaffen, durch Auswahl der in die tieferen Bodenschichten einzu¬ bringenden Bewehrungselemente Einfluß auf die Lebensdauer einer solchen Tiefenverfestigung zu nehmen. Grundlage dieser Teilaufgabe sind die von Fall zu Fall unterschiedlichen Anforderungen an eine Erdreichverfestigung im erfindungsgemäßen Sinne. Anhand zweier ex¬ tremer Beispiele sei das kurz erläutert: Bei der Erdreichver¬ festigung in Hanglagen können unter Berücksichtigung der heutigen Praxis, beispielsweise im Straßenbau und/oder bei der Gewässerbe- gradigung, zwei ganz unterschiedliche Anforderungsprofile gestellt werden. Eine Option liegt in der zeitlich begrenzten Tiefenver¬ festigung des frisch geschaffenen Hanges, der gleichzeitig durch Bepflanzung mit hinreichend tief wurzelnden dauerhaften Pflanzen, insbesondere Büschen und/oder Bäumen, rekultiviert, gleichzeitig aber dauerhaft befestigt wird. Andererseits gibt es hinreichend Fälle, in denen eine solche Sekundärverfestigung durch natürliche Wachstumsprozesse nicht in Betracht kommen kann. Im zuerst geschil¬ derten Fall reichen in der Regel zwei bis drei Wachstumsperioden - ein Jahr als eine Wachstumsperiode gerechnet - aus, um die primär eingebrachten künstlichen Bewehrungselemente überflüssig zu machen. Häufig ist hier deren selbsttätiges Verschwinden durch natürliche Abbauprozesse nach Erfüllung ihrer Verfestigungsaufgabe sogar eine wichtige Voraussetzung. Im zuletzt genannten Fall bleibt die tech¬ nische Aufgabe der stabilisierenden Hangverfestigung für einen praktisch unbegrenzten Zeitraum bestehen. Die eingetragenen Beweh¬ rungselemente sollten hier also im Idealfall für einen praktisch unbegrenzten Zeitraum ihre volle Funktion erfüllen.
Zum Verständnis der erfindungsgemäßen Lehre sind dabei noch die zu¬ sätzlichen Überlegungen zu berücksichtigen: Das Ausmaß der tech¬ nischen Anforderungen an die Bodenbefestigung wird in einem breiten Bereich durch die jeweiligen Gegebenheiten bestimmt. Verständlich wird das auch wiederum durch die Schilderung extremer Positionen. Die reine OberflächenVerfestigung, beispielsweise gegen Errosion durch Wind und/oder Regen, kann durch Begrünung der Oberfläche mit beispielsweise Gras hinreichend gelöst werden. Stärkere Kraftein¬ wirkungen - etwa beim Abrutschen in Hanglage durch Schwerkraftein¬ wirkung - lassen sich damit nicht auffangen. Hier bedarf es der tiefergehenden Stabilisierung des Erdreiches. Extreme Anforderungen stellen sich wenn dauerhaft schwer belastete Deckschichten, bei¬ spielsweise im Straßenbau oder bei der Errichtung von Gebäuden, stabilisiert werden sollen. Die erfindungsgemäße Lehre betrifft den hier eher mittig gelegenen Bereich, der dementsprechend höheren Anforderungen zu genügen hat als der reinen OberflächenVerfestigung, auf der anderen Seite aber auch nicht Grundlage sein will für bei¬ spielsweise den Bau von Autobahnen oder mehrstöckigenen Gebäuden. Innerhalb dieses Bereiches der doch schon beträchtlichen wenn auch nicht extremen Bodenbefestigung soll die Möglichkeit gegeben sein, zeitlich begrenzte, gewünschtenfalls aber auch zeitlich unbegrenzte, Verfestigungseffekte einzustellen.
Gegenstand der Erfindung
Gegenstand der Erfindung ist dementsprechend ein Verfahren zur Tiefenstabilisierung von Böden und/oder Sanden - im nachfolgenden im allgemeinen auch als "Erdreich" bezeichnet - beispielsweise gegen Errosion durch Wind und/oder Regen, Abrutschen in Hanglage und/oder als verfestigende Unterlage zum Aufbringen von Deckschichten (Auf¬ bauten und dergleichen) durch Einbau wenigstens weitgehend mit Erd¬ reich abgedeckter stabilisierender Bewehrungselemente erhöhter me¬ chanischer Festigkeit. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Bewehrungselemente in der Vor-Form eines fließfähigen Gutes wenigstens anteilsweise stab- beziehungsweise lanzenartig in den Boden eingetragen und dort in-situ zur Ver¬ festigung gebracht werden. Einzelheiten zur Erfindung
Zur Lösung der Verfestigungsproblematik von Erdreich im Sinne der zuvor für die erfindungsgemäße Lehre geschilderten Anforderungen ist es nach heutiger Praxis bekannt, vorgefertige feste und in unter¬ schiedlichster Raumform ausgebildete Bewehrungselemente hinreichend tief in den zu verfestigenden Boden einzulassen. Es können dabei entsprechende Verfestigungshilfen auf Basis natürlicher Materialien, insbesondere Pflanzengut wie Stäbe und dergleichen, aber auch vor¬ gefertigte beispielsweise gitterrostförmige Elemente auf Kunst- stoffbasis, zum Einsatz kommen. Übereinstimmend gilt hier, daß ins¬ besondere in der Bodenbewegung ein beträchtl cher Arbeitsaufwand erforderlich ist, um hinreichend tiefgehend die zu verfestigenden Bodenschichten mit einem solchen vorgefertigten festen Bewehrungs- material auszurüsten. Die erfindungsgemäße Lehre will hier ent¬ scheidende Abhilfe schaffen.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, die Bewehrungselemente nicht in Feststofform, sondern in der Vor-Form eines fließfähigen Gutes der¬ art in den Boden einzubringen, daß bestimmte Raumformen der Beweh¬ rungshilfe im Bodenbereich geschaffen werden. Das derart eingetra¬ gene fließfähige Gut ist dabei so ausgewählt, daß nach seinem Ein¬ trag in-situ die Verfestigung des Bodens eintritt.
In der praktischen Ausführung dieser Konzeption wird das fließfähige Gut in Form wenigstens eines Hochdruck-Flüssigstrahles in den Boden eingetragen. In der erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform wird das in einer technisch besonders vereinfachten Ausgestaltung derart verwirklicht, daß eine mit wenigstens einer Austrittsdüse versehene Platte auf die Oberfläche des zu verfestigenden Erdreiches aufge¬ setzt und hier fest aufgedrückt wird. In dieser Position erfolgt die Injektion des die Bewehrungselemente bildenden Gutes in seiner fließfähigen Vor-Form. Dabei werden Bodenbeschaffenheit und das Ausmaß des Energieeintrages derart aufeinander abgestimmt, daß die vorbestimmte Eindringtiefe des Flüssiggutes in den zu verfestigenden Boden sichergestellt ist.
In der wichtigsten Ausführungsform der Verwirklichung dieses Gut¬ eintrags erfolgt die Abgabe des Flüssiggutes in den zu verfestigen¬ den Erdboden im Sinne einer schußartigen Injektion. Im einzelnen kann hier also wie folgt vorgegangen werden: Eine vorgegebene Menge der zu injizierenden Flüssigphase wird in der Eintragsvorrichtung in den Bereich unmittelbar vor der Austrittsöffnung gegeben, wobei dieser flüssigkeitserfüllte Vorratsraum andererseits mit einem be¬ weglichen Stempel ausgerüstet ist. Dieser bewegliche Stempel ist insbesondere im Sinne eines Bolzenschußgerätes - beziehungsweise bei einer Mehrzahl nebeneinander angeordneter individueller Vorratsräume für die zu injizierenden Flüssigkeiten mit dazugehörenden Aus¬ trittsöffnungen im Sinne eines Plattenschußgerätes - hochgespannt. Die erforderlichen Drucke, die beispielsweise im Bereich von 5 bis 50 bar, gewünschtenfalls aber auch noch darüber liegen können, wer¬ den in einer bevorzugten Ausführungsform in an sich bekannter Weise durch Druckluft eingestellt, wobei zunächst die Schußbolzen bezie¬ hungsweise -platte blockiert sind. Durch eine schlagartige Aufhebung dieser Sperre wird die schußartige Kraftübertragung des hochge¬ spannten Mediums auf die Flüssigphase ausgelöst und damit die schußartige Ejektion durch die Austrittsdüse(n) beziehungsweise die schußartige Injektion dieser Flüssigphase in das Erdreich bei auf¬ gesetzter Mündungsöffnung auf das Erdreich verwirklicht. Für den nachfolgenden Arbeitsschritt wird die mit den Mündungsöffnungen versehene Abgabevorrichtung mit dem nächsten Flüssigphasenanteil wieder gefüllt und der benötigte Abgabedruck wieder aufgebaut, so daß die Möglichkeit zum nächsten Injektionsschuß gegeben ist. Dabei wird es für eine größerflächige Arbeitsweise im Sinne des er¬ findungsgemäßen Verfahrens bevorzugt sein, mit entsprechenden Bo¬ denplatten der Schußvorrichtung zu arbeiten, die eine Vielzahl von Austrittsöffnungen für das Flüssiggut aufweist. Diese Platte wird dann schrittweise jeweils nach Abgabe der schußförmigen Injektion einer Portion des Flüssiggutes schrittweise seitlich versetzt wer¬ den. Auf diese Weise kann mit einer, insbesondere als mobile Einheit ausgestalteten Vorrichtung in praktisch kontinuierlicher Arbeits¬ weise das Erdreich in praktisch beliebiger Flächenausdehnung und darüber hinaus im Einzelfall in sehr individueller Ausgestaltung mit den Bewehrungselementen ausgerüstet werden.
Die mit den Austrittsöffnungen versehene Bodenplatte, die in den Kontakt mit der Oberfläche des zu verfestigenden Bodenbereiches ge¬ bracht wird, kann in unterschiedlicher Weise ausgestaltet sein. In einer wichtigen Ausführungsform ist die Platte eben und enthält die Austrittsöffnung(en) für die Flüssigphase in diese ebene Struktur eingelassen. In einer weiteren wichtigen erfindungsgemäßen Ausfüh¬ rungsform kann diese Platte aber auch dahingehend modifiziert sein, daß die Austrittsöffnungen für das Flüssiggut mittels rohrförmiger beziehungsweise hohlnadelförmiger Elemente derart in Austrittsrich¬ tung der Flüssigphase nach vorne verlegt sind, daß beim Aufsetzen der Bodenplatte auf den Erdboden diese lanzenförmigen Elemente in das zu verfestigende Erdreich eindringen. Wird jetzt die schußartige Injektion ausgelöst, dann ist eine entsprechend weiterreichende In¬ jektionstiefe des Flüssigstrahles sichergestellt. Wie angegeben kann ein Anteil oder auch die Gesamtheit der Abgabeöffnungen für die Flüssigphase mit entsprechenden Rohr- beziehungsweise Hohlnadelele¬ menten versehen sein. Die Länge dieser Elemente kann dabei gleich oder auch gegeneinander verschieden sein. Die erfindungsgemäße Lehre sieht bei dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Möglichkeit vor, gerade auch den Bodenanteil mit zu verfestigen, der während der schußartigen Injektion von der Injektionsnadel durch¬ drungen ist und dementsprechend zunächst nicht mit Flüssiggut befüllt wird. Zur Verwirklichung der hier betroffenen Ausführungs¬ form kann vorgesehen sein, bei dem Abheben der Bodenplatte nach der schußartigen Flüssiggutabgabe weiterhin eine begrenzte Menge des Flüssiggutes - jetzt aber unter vergleichsweise mäßigem Aus¬ pressdruck - ausfließen zu lassen, bis die Austrittsöffnungen den Bereich der Erdreichoberfläche erreicht haben. Die letztlich ent¬ stehenden Bewehrungselemente erstrecken sich dann auch in dieser Ausführungsform letztlich bis an die Oberfläche des zu verfestigen¬ den Bodens.
In einer besonderen Ausführungsform sieht die erfindungsgemäße Lehre vor, den Eintrag des Flüssiggutes mittels einer Injektionsvorrich¬ tung vorzunehmen, die eine Mehrzahl rohrartiger bzw. hohlnadel¬ förmiger Elemente aufweist. Vorzugsweise sind hier diese tiefer in den Boden eindringenden nadeiförmigen bzw. rohrförmigen Injektions¬ elemente tiefenverstellbar angeordnet. In diesem Zusammenhang ist es weiterhin bevorzugt, daß beim Vorliegen einer Mehrzahl solcher nadeiförmigen Injektionselemente die einzelnen Elemente unabhängig voneinander tiefenverstellbar sind, so daß beim Aufbringen der die Injektionsnadeln tragenden Bodenplatte auf den Erdboden diese nadei¬ förmig verlängerten Injektionselemente unterschiedlich tief in den Boden eindringen können. Der Vorteil dieser bevorzugten Ausführungs¬ form ist einleuchtend: Stößt beispielsweise eine dieser Injektions¬ nadeln beim Aufbringen der Platte auf den Erdboden auf ein Hinder¬ nis, beispielsweise einen Stein, dann ist das weitere Eindringen der nicht gehemmten Injektionsnadeln in das Erdreich ungestört möglich. Zugänglich wird damit die individuelle Anpassung des Auftragsgerätes mit seinen Injektionsöffnungen an die individuelle zufällige Boden¬ struktur des durch die Bodenplatte belegten Bereiches.
In einer wichtigen Ausführungsform der Erfindung ist es bevorzugt, die in-situ erhärtenden Bewehrungselemente derart in den Boden ein¬ zutragen, daß hinreichender Kontakt und Austausch von insbesondere Wasser, zwischen der Erdreichoberfläche und den tiefer!iegenden Erdreichschichten unterhalb des Bereiches der verfestigten Zone möglich wird. Die Erfindung will hier vorsehen, daß die Homogenität im Austausch der natürlichen StoffwechselVorgänge im Bodenbereich nicht gestört wird, so daß also natürliche Prozesse, insbesondere die freie Pflanzenverwurzelung, sichergestellt sind, gleichzeitig aber die erfindungsgemäß angestrebte, wenigstens temporäre, Ver¬ festigung des Erdreiches auch in hinreichenden Tiefenschichten si¬ chergestellt ist.
Der Eintrag des Flüssiggutes in der erfindungsgemäßen Ausführungs¬ form wird primär durch die Düsenform bestimmt, die das Flüssiggut im hochgespannten Zustand durchtritt. Hier bietet sich begreiflicher¬ weise die Ausbildung einer hinreichend scharfen Strahlenform an, die zum wirklichen Durchtritt des Flüssigkeitsstrahles auch in tiefer¬ gelegene Bereiche führt, die beispielsweise 15 bis 50 cm aber auch noch tiefer unterhalb der Oberfläche des Erdreiches liegen. Im Ein¬ zelfall wird der Durchtritt des Hochdruckflüssigkeitsstrahles und die von ihm ausgebildete Form des jeweiligen individuellen Beweh¬ rungselementes im Boden durch eine Mehrzahl von Parametern beein¬ flußt. So ist primär die Beschaffenheit des Bodens selber von Be¬ deutung. Lockere Sandböden lassen ein tieferes Durchdringen bei einheitlicher Formgestaltung des Bewehrungselementes im Sinne der Stabform oder Lanzenform über einen größeren Längenbereich zu als sehr dichte und feste Böden. Aber auch im zuletzt genannten Fall kann durch Abstimmung der Verfahrensparameter ein hinreichendes Durchdringen der Bewehrungselemente in Stab- beziehungsweise Lan¬ zenform sichergestellt werden. Im Ausmaß des Energieverlustes in der das Erdreich durchtretenden Flüssigphase macht sich die Hindernis¬ wirkung des Erdreiches zunehmend bemerkbar. In der Regel ist das mit einer spreitenden Verdünnung des Bewehrungsmaterials in den tiefer¬ gelegenen Bodenschichten verbunden. Diese räumliche Ausbildung des später in-situ erhärtenden Materials kann im Sinne der erfindungs¬ gemäßen Aufgabenstellung durchaus erwünscht sein. Es leuchtet ja doch sofort ein: Das sich unregelmäßig spreitende und verteilende Bewehrungsmaterial in tieferen Schichten führt noch immer zu einer Verfestigung der betroffenen Bodenschichten, wobei die Bereiche des entsprechend ausgerüsteten Bodens in näheren Kontakt zueinander kommen können. In Anpassung an die jeweiligen Gegebenheiten ist da¬ mit erfindungsgemäß eine Optimierung der mechanischen Verfestigung des Bodens in hinreichende Tiefenschichten möglich, dabei gelingt die Erfüllung dieser Zielvorstellung auf einfachste Weise ohne zu¬ sätzliche umfangreiche Arbeitsmaßnahmen, wie sie bisher beim Einbau entsprechender Befestigungselemente gefordert sind.
In einer wichtigen Ausführungsform kann allerdings das erfin¬ dungsgemäße Verfahren gerade auch dazu eingesetzt werden, die bis¬ herige Methodik der Bodenverfestigung in größeren Tiefenbereichen durch vorgebildete, beispielsweise gitterför ige oder mattenförmige Elemente, zu verstärken. Bekannt ist hier beispielsweise gitter¬ rostartige Stabilisierungselemente aus Kunstharzen, insbesondere Kunstharzschaumstoffen, wie Polystyrolschäum, in die Böden einzu¬ bauen. Hier wird in der Regel zunächst eine obere Schicht des Bodens abgetragen, dann das vorgefertigte Befestigungselement aufgelegt und jetzt wieder mit Boden abgedeckt. Wird auf einen derart vorbereiteten Boden im Sinne des erfindungsgemäßen Handelns jetzt zusätzlich vertikal mit der in-situ erhärtenden Flüssigphase die lanzenartig ausgebildete schußförmige Injektion von Bewehrungsstäben in den Boden vorgenommen, dann kann damit eine zusätzliche Fixierung der im ersten Arbeitsschritt eingetragenen vorgefertigten Beweh¬ rungselemente eingestellt werden. Es leuchtet sofort ein, daß hier eine wichtige Weiterentwicklung für das praktische Arbeiten unter den jeweils gestellten spezifischen Anforderungen gegeben sein kann.
Als lanzenförmig in das Erdreich zu injizierendes Flüssiggut ist unter Berücksichtigung des einschlägigen Fachwissens eine Vielzahl von fließfähigen und dabei insbesondere wäßrigen Zubereitungen an¬ organischer und/oder organischer Komponenten einsetzbar. Die ein- schlägige Technik aus der Erdreichverfestigung kennt die unter¬ schiedlichsten Materialien dieser Art, die entweder durch Wasser¬ entzug beziehungsweise Auftrocknung und/oder durch chemische Abre- aktion in-situ aus der fließfähigen Flüssigphase zur stabilitäts- fordernden Bewehrungshilfe aushärten. Im nachfolgenden werden ohne Anspruch auf Vollständigkeit charakteristische Beispiele für ent¬ sprechende Hilfsstoffe geschildert. Gleichzeitig wird auf das ein¬ schlägige Schrifttum der Bodenverfestigung, einerseits im Bergbau¬ bereich andererseits im Bereich der Erdreichoberfläche, verwiesen. Charakteristische Beispiele aus diesem Schrifttum werden im nachfol¬ genden noch benannt.
Ein erstes Beispiel für in-situ aushärtende wäßrige Flüssigphasen anorganischer Beschaffenheit sind selbstabbindende wäßrige Zement- Suspensionen, die in vielgestaltiger Weise im Rahmen des bekannten Fachwissens variiert und gegebenenfalls modifiziert werden können. Als ein Beispiel für eine solche Modifizierung - die aber auch im Zusammenhang mit anderen wäßrigen Zubereitungsformen zum Einsatz kommen kann - sei auf die Mitverwendung von Thixotrophierungsmitteln verwiesen, wobei dem Einsatz mineralischer Thixotropierungs ittel besondere Bedeutung zukommen kann. Beispielhaft sei verwiesen auf die DE-A 4224537. Beschrieben ist hier die Verwendung von Mischhydroxidverbindungen 2-wertiger und 3-wertiger Metalle mit dreidimensionaler Raumnetzstruktur vom Granattyp zur thixotropen Eindickung wäßriger Zubereitungen, wobei in der Regel beschränkte Mengen quellfähiger Tone und/oder anderer quellfähiger Schichtsili¬ katverbindungen natürlichen und/oder synthetischen Ursprungs mit¬ verwendet werden. Das in dieser Anmeldung geschilderte Thixo¬ tropierungsmittel zeichnet sich durch eine sehr geringe Festig¬ keitsspanne zwischen Sol- und Gelzustand aus und führt in der Phase der mechanischen Krafteinwirkung zur leicht beweglichen, nahezu wasserartigen Flüssigphase, die aber dann beim Abklingen der Kraft¬ einwirkung unmittelbar wieder zum Gel erstarrt. Im Rahmen der Er- findung kann damit in gewünschter Weise Einfluß auf eine optimierte lanzenförmige Ausbildung der Bewehrungselemente bei dem Eintrag der Flüssigphase in den Boden genommen werden. Die eingestellte Raumform des ausgebildeten Bewehrungselementes ist dann zeitunabhängig und wird mit Hilfe der Thixotropierungsmittel über praktisch beliebige Zeiträume der Aushärtung aufrechterhalten. Andere mineralische Hilfsmittel der hier geschilderten Art sind beispielsweise geschil¬ dert in der EP-A2 0207810, in der ausgewählte synthetische mine¬ ralische Mischoxide in kristalliner Einschichtstruktur der Misch- etallhydroxide pro Grundeinheit in Abmischung mit Tonen zum Einsatz kommen. Weiterführende Einzelheiten finden sich in der Veröffent¬ lichung J.L. Burba III et al. "Laboratory and Field Evaluation of Novel Inorganic Drilling Fluid Additive" IADC/SPE 17198, Seiten 179 - 186.
Ein weiteres geeignetes wäßriges fließfähiges Grundmaterial für den Einsatz im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Wasserglas¬ sole, denen in der bevorzugten Ausführungsform Regler zur zeitge¬ steuerten Absenkung des pH-Wertes und damit zur Gelbildung und nachfolgenden Verfestigung im Erdreich zugesetzt sein können. Durch pH-Wertabsenkung aushärtende wäßrige Natronwasserglaslösungen oder Kaliwasserglaslösungen sind bekannte Handelsprodukte für vielge¬ staltige Einsatzzwecke, die auch im Rahmen der Erfindung als wäßrig fließfähiges Grundmaterial zur Ausbildung der Bewehrungselemente durch Schußinjektion eingesetzt werden können. Je nach ihrem pro¬ zentualen Gesamtfeststoffgehalt läßt sich die Viskosität der wä߬ rigen Lösung in breitesten Bereichen variieren und insbesondere auf sehr niedrige Werte, zum Beispiel im Bereich von etwa 10 bis 200 mPas (20°C) und insbesondere auf entsprechende Werte im Bereich unterhalb etwa 100 mPas einstellen. Auch hier kann auf die allgemein zugängliche Fachliteratur und insbesondere auf die entsprechenden Datenblätter der Natron- beziehungsweise Kaliwasserglaslösungen ver¬ wiesen werden. Auch die Härter für solche Wasserglassol-Systeme sind als vielgestaltige Handelsprodukte der Fachwelt zugänglich. Zum Einsatz kommen hier beispielsweise mehr oder weniger stark sauer reagierende Salze, beispielsweise von der Art des Aluminiumsulfats oder des Aluminiumphosphats, beziehungsweise des Alu inosiliko- phosphats. Die Dauer der Aushärtung und damit die Topfzeit des je¬ weiligen Reaktionsgemisches ist abhängig von der Reaktivität der im einzelnen eingesetzten Härtertypen. Durch Auswahl der geeigneten Systeme können die Mindestzeiträume für den Einsatz und die Verar¬ beitung im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens mühelos einge¬ stellt werden. Möglich ist in diesem Zusammenhang auch die an sich bekannte Mitverwendung organischer Emulsionsharze, zum Beispiel von der Art Polyvinylacetat- oder Polyvinylbutyral-Dispersionen. Auf diese Weise kann die Flexibilität der letztlich entstehenden Beweh¬ rungselemente - Übergang des Wasserglassolzustandes zum aushärtenden beziehungsweise ausgehärteten Gelzustand - gesteuert werden. Möglich ist in diesem Zusammenhang auch der Einsatz sogenannter saurer Flugstäube aus der großtechnischen Verbrennung zur Modifizierung und zur Auslösung der Härtungsreaktion in Ab ischung mit dem fließfä¬ higen Wasserglaseinsatzmaterial im Solzustand. Diese Flugstäube fallen bekanntlich in großtechnischem Ausmaß bei der Rauchgasent- staubung an und müssen einer Entsorgung zugeführt werden. Beim Einsatz im erfindungsgemäßen Sinne werden sie zu wertvollen Bestand¬ teilen und Arbeitsmitteln im Sinne der erfindungsgemäßen Lehre.
Eine andere bekannte Möglichkeit zur zeitgesteuerten Aushärtung wäßriger fließfähiger Wasserglaslösungen durch pH-Wertsabsenkung und Überführung des Sols in den Gelzustand liegt in der Mitverwendung von hydrolysesensiblen und bei dieser Hydrolyse säurenbildenden or¬ ganischen Mischungskomponenten, insbesondere entsprechenden Estern onofunktioneller und/oder polyfunktioneller Carbonsäuren und ent¬ sprechender Alkohole. Grundsätzlich gilt dabei die in der Fachwelt bekannte Lehre, daß der Einsatz kurzkettiger esterbildender Be¬ standteile auf der Seite der Säuren und der Alkohole zu Vergleichs- weise schnellen Esterspaltungen und damit zur erhärtenden Umwandlung des Wasserglassoles zum Gelzustand führt, während längere Bestand¬ teile im mitverwendeten Ester zu entsprechend verlängerten Zeiträu¬ men der Aufrechterhaltung des Solzustandes führen. Beispiele für entsprechend reaktive Ester mit kurzen Reaktionsumwandlungszeiten sind neben Estern von der Art des Glycerintriacetats oder des Triacetins Bernsteinsäurediethylester oder auch Ethyϊencarbonat. Langsam aushärtende Ester sind demgegenüber Verbindungen entspre¬ chend höheren Molgewichtes, beispielsweise Terephthalsäurediethyl- ester oder insbesondere natürliche Fette und/oder Öle die bekannt¬ lich Glycerintriester langkettiger Carbonsäuren mit beispielsweise 10 bis 24 C-Atomen und dabei im allgemeinen wenigstens anteilsweise einfach und/oder mehrfach olefinisch ungesättigt sind. Ihre homogene Einmischung durch Emulgierung in die einzusetzenden Wasserglaslö¬ sungen erfolgt in an sich bekannter Weise, beispielsweise unter Mitverwendung von O/W-Stabilisatoren, etwa von der Art der entspre¬ chenden Mono- und/oder Diglyceride, die neben den langkettigen Fett¬ säureresten eine oder zwei freie Hydroxylguppen des Glycerinmoleküls aufweisen. Auch hier kann im einzelnen auf das einschlägige Fach¬ wissen zur Herstellung von wäßrigen O/W-Emulsionen verwiesen werden.
Besonders wichtige Substanzgeber für die erfindungsgemäß zu appli- zierenden Bewehrungselemente, die in einer fließfähigen, insbeson¬ dere wäßrig-flüssigen Vor-Form zugänglich und verarbeitbar sind und dann nach dem Eintrag in das zu verfestigende Erdreich in-situ er¬ härten, sind insbesondere aber auch entsprechende WertstoffZube¬ reitungen organischer Komponenten. Aus dem umfangreichen Wissen der Fachwelt seien hier einige Beispiele aufgezählt. Geeignet als Flüs- siggut sind für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielsweise fließfähige Zubereitungen von Reaktivharz-Systemen, etwa solchen auf Basis von der Art der Mela inharz- und/oder Harn- stoffharz-Formaldehydsysteme. Die Verwendung reaktiver Kunstharz¬ systeme hat nach der bisherigen Praxis insbesondere Bedeutung im Bergbau, verwiesen wird beispielsweise auf die Veröffentlichung F. Meyer "Reaktive Kunstharze im Bergbau" Glückauf 117 (1981) 831 - 835. Beschrieben ist hier neben dem Einsatz von Harnstoff-For alde- hydharzen die Verwendung von Polyurethanen und ungesättigten Poly¬ esterharzen. Herausragende Eigenschaften im Zusammenhang mit ihrem Einsatz im Bergbau sind dabei u.a. niedrige Viskosität der Einsatz¬ flüssigkeiten, einstellbare Reaktionszeiten, Plastizität und Haft¬ vermögen, d.h. Eigenschaften die insbesondere auch für die Anwendung im erfindungsgemäßen Einsatzzweck bedeutungsvoll sind. Eine wichtige Modifizierung entsprechender Systeme auf Basis von Mela inharzen und/oder Harnstoff-Formaldehydharzen ist Gegenstand der DE- A-3907989 der Anmelderin, deren Offenbarung hiermit ausdrücklich auch zum Gegenstand der vorliegenden Erfindungsoffenbarung gemacht wird. Gezeigt ist hier, daß beispielsweise 60 Gew.-% Aktivsubstanz enthaltende Aufbereitungen eines Melamin-/Harnstoff-Formaldehyd- Kondensationsproduktes mit überwiegenden Anteilen an Melaminharz durch Mitverwendung verdünnter wäßriger phosphoriger Säure in sehr weitgehend steuerbaren Zeiträumen vom fließfähigen Zustand zum haftfesten Feststoff umgewandelt werden können. Im Bereich der Raumtemperatur können hier offene Zeiträume im Stundenbereich ein¬ gestellt werden, so daß damit die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit seinen Schritten der Zubereitung und der Verarbeitung der in-situ reaktionsfähigen wäßrigen Lösungen und deren Injektion in den Boden sichergestellt werden kann. Die Härtung der wäßrigen Komponenten kann auch mit anderen Säuren und/oder unter Mitverwen¬ dung von Salzen insbesondere mehrwertiger Kationen, beispielsweise von der Art der Erdalkali und/oder Aluminiumhalogenide, -sulfate und dergleichen erfolgen. Auch hier können zur Modifikation der physi¬ kalischen Eigenschaften feinteilige anorganische und/oder feintei- lige und/oder lösliche organische Füller, Weichmacher und derglei¬ chen mitverwendet werden. Zum Aufbau der Bewehrungselemente im Sinne des erfindungsgemäßen Handelns auf wenigstens anteilsweise organischer Basis sind aber nicht nur Reaktivharze, beziehungsweise deren Vorprodukte, geeignet, es können auch hochmolekulare Polymerverbindungen, insbesondere in Form wäßriger Suspensionen und/oder Emulsionen zum Einsatz kommen, die dann - geeignete Bedingungen des zu stabilisierenden Bodens vorausgesetzt - durch wenigstens weitgehenden Austrag des Wassers in umliegende Bodenbereiche und/oder durch Austrocknung erhärten und in dieser Form die lanzen- beziehungsweise stabförmigen Bewehrungs¬ elemente aus vorgebildeten Polymerkunststoffen ausbilden. Die hier angesprochene Ausführungsform wird beispielsweise besondere Bedeu¬ tung bei der Verfestigung von Sandböden in Ländern mit intensiver Sonneneinstrahlung erhalten können, d.h. in Bodenbereichen, die im normalen Tagesablauf hinreichend tiefgründig aufgewärmt werden und/oder durch insbesondere Sonneneinstrahlung so weitgehend auf¬ trocknen, daß eingetragenes Wasser verdunstet. Es leuchtet ein, daß für zahlreiche Problemgebiete in südlichen Ländern beziehungsweise in der subtropischen oder der tropischen Zone hier ein besonders wirkungsvolles Arbeiten sichergestellt sein kann. Durch Auswahl der Polymertypen und der gegebenenfalls mit ihnen in Abmischung ver¬ wendeten Hilfsstoffe, wie insbesondere Weichmacher, kann gezielt Einfluß genommen werden auf die Belastbarkeit einer solchen im erfindungsgemäßen Sinne hergestellten Bewehrung sowie auf die Le¬ bensdauer im praktischen Einsatz. Polyvinylacetat-Homopolymere un¬ terliegen bekanntlich im Erdreich dem langsamen biologischen Abbau, so daß nach einer Einlagerungszeit von 2 oder 3 Wachstumsperioden ein solches verstärkendes Material weitgehend vernichtet sein kann und bis dahin durch nachwachsende Verstärkung, beispielsweise tief verwurzelnde Pflanzen ersetzt sein muß, wenn dann noch eine Ver¬ festigung der Erdreichschichten gefordert ist. Auf der anderen Seite lassen sich auch unter Einsatz von Polyvinylacetat-Copolymeren und/oder durch Abmischung von Polyvinylacetat mit nicht abbaubaren Weichmachern, vergleichsweise lagerbeständige Bewehrungselemente der hier betroffenen Art über den Eintrag entsprechender wäßriger Emul¬ sionen beziehungsweise Dispersionen im Sinne der schußartigen In¬ jektion gemäß der Erfindung herstellen. In der hier dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Handelns ist der Aufbau der Bewehrungselemente aber nicht auf die bisher genannten Polymertypen eingeschränkt. Praktisch jeder beliebige Polymertyp kann in an sich bekannter Weise in Form wäßriger Suspensionsharze, die sich zur Verarbeitung im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens eignen, zur Verfügung gestellt werden. Die physikalischen Eigenschaften der entstehenden Polymerfeststoffe und/oder ihre Modifizierung durch Mitverwendung von Weichmachern, Klebharzen, Füllstoffen und der¬ gleichen ist wiederum dem allgemeinen Fachwissen der Polymertechno¬ logie zu entnehmen, auf das sich hier das erfindungsgemäße Handeln stützt.
In einer besonderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lehre wird die Bodenbefestigung im Sinne der schußartigen Injektion und deren in-situ Aushärtung zum tragfähigen Bewehrungsselement kombiniert mit einer vergleichsweise dünnen Oberflächenbefestigung des zu behan¬ delnden Bodenbereichs. Hier steht das allgemeine Fachwissen zur Verfügung, das insbesondere den Eintrag von biologisch wenigstens anteilsweise abbaubaren Harzen in einer Schichtdicke von maximal wenigen Zentimetern in die Erdreichoberfläche vorsieht und damit deren Stabilisierung, zum Beispiel gegen Einflüsse von Wind und/oder Regen, sicherstellt. Aus dem umfangreichen einschlägigen Schrifttum sei lediglich beispielhaft verwiesen auf US 4072020, ZA 7501787, HU 11654, US 3887506 sowie die Veröffentlichung M. Sadones et al. "The effect of synthetic polymers on the water stability of soil aggregates" in Z. Pflanzenernaeher. Bodenkd., (6), 641-7 (1975). In diesen Literaturstellen ist die Verfestigung der Bodenoberflächen¬ bereiche im abdeckenden Verfahren mit insbesondere wäßrigen Poly¬ mersuspensionen beziehungsweise -emulsionen unterschiedlichster Art beschrieben. Von diesem Fachwissen kann im Rahmen der hier bespro- chenen Modifikation der erfindungsgemäßen Lehre zusätzlich Gebrauch gemacht werden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Tiefenstabilisierung von Böden und/oder Sanden (Erdreich) beispielsweise gegen Errosion durch Wind und/oder Regen, Abrutschen in Hanglage und/oder als verfestigende Unter¬ lage zum Aufbringen von Deckschichten, Aufbauten und derglei¬ chen, durch Einbau wenigstens weitgehend mit Erdreich abge¬ deckter stabilisierender Bewehrungselemente erhöhter mecha¬ nischer Festigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Be¬ wehrungselemente in der Vor-Form eines fließfähigen Gutes wenigstens anteilsweise lanzenartig in den Boden eingetragen und dort in-situ zur Verfestigung gebracht werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ein¬ trag des fließfähigen Gutes in Form wenigstens eines Hoch¬ druck-Flüssigstrahles erfolgt, der bevorzugt im Oberflächenbe¬ reich des zu verfestigenden Erdreiches aufgesetzt wird und da¬ bei Bodenbeschaffenheit und Ausmaß des Energieeintrags derart aufeinander abgestimmt werden, daß die vorbestimmte Eindring¬ tiefe des lanzenförmigen Flüssiggutes eingestellt wird.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintrag des Flüssiggutes durch schußartige Injektion er¬ folgt.
4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in-situ erhärtenden Bewehrungselemente in Form eines derart flächendeckenden Musters eingetragen werden, daß hinreichender Kontakt und Austausch von zum Beispiel Wasser zwischen Oberflä¬ che und tieferliegenden Erdreichschichten und/oder die freie PflanzenVerwurzelung sichergestellt sind.
5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der schußförmige Eintrag des sich in-situ verfestigenden Gutes mittels eines mit Druckluft hochgespannten Bolzen- beziehungs¬ weise Plattengerätes vorgenommen wird, das mit der beziehungs¬ weise den Austrittsöffnung(en) für das flüssige Gut auf das zu verfestigende Erdreich aufgesetzt und daraufhin die schußartige Injektion ausgelöst wird, wobei aber auch mit einem Gerät gear¬ beitet werden kann, dessen Austrittsöffnungen für das Flüssiggut als Hohlnadel-artige Rohrelemente ausgestaltet sind, die vor Auslösung der Injektion wenigstens anteilsweise in das Erdreich eingedrückt worden sind.
6. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer Injektionsvorrichtung zum Eintragen des Flüssigguts gearbeitet wird, die eine Mehrzahl höhInadelartiger Rohrelemente aufweist, die bevorzugt tiefenverstellbar und dabei insbesondere unabhängig gegeneinander tiefenverstellbar sind.
7. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer eine Mehrzahl von Austrittsöffnungen für das Flüssig¬ gut aufweisenden Bodenplatte im unmittelbaren Kontakt mit dem zu verfestigenden Erdreich gearbeitet wird, die zur Verfestigung praktisch beliebiger Flächenbereiche schrittweise seitlich ver¬ setzt werden kann.
8. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als lanzenför ig in das Erdreich zu injizierendes Flüssiggut fließfähige und dabei insbesondere wäßrige Zubereitungen anor¬ ganischer und/oder organischer Komponenten eingesetzt werden, die durch Wasserentzug beziehungsweise Auftrocknung und/oder durch chemische Abreaktion in-situ zur stabilitatsfordernden Bewehrungshilfe aushärten.
9. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Flüssiggut anorganischer Beschaffenheit selbstabbindende wäßrige Zement-Suspensionen und/oder wäßrige Wasserglassole eingesetzt werden, wobei im zuletzt genannten Fall bevorzugt Regler zur Absenkung des pH-Wertes und damit zur Gelbildung und nachfolgenden Verfestigung im Erdreich zugesetzt sein können.
10. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß den Wasserglassolen pH-Regler mit zeitverzögerter Wirkung, ins¬ besondere durch Wassereinwirkung in-situ saure Komponenten freisetzende Mischungskomponenten bei der schußartigen Injektion beigemischt sind.
11. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Flüssiggut fließfähige Zubereitungen von Reaktivharz-Sy¬ stemen, zum Beispiel auf Basis von beziehungsweise von der Art der Melaminharz-/ und/oder Harnstoffharz-Formaldehyd-Systeme, Polyurethanharz-Systeme, insbesondere wasserhärtende Poly¬ urethanharze und/oder ungesättigte Polyesterharz-Systeme, und/oder wäßrige Suspensionen von insbesondere hochmolekularen Polymerverbindungen, zum Beispiel Polyvinylacetat und/oder des¬ sen Copolymere, eingesetzt werden.
12. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur in-situ-Ausbildung der Bewehrungselemente durch Schußinjek¬ tion fließfähige Abmischungen anorganischer und organischer Komponenten eingesetzt werden, die nach dem Eintrag in das Erd¬ reich aushärten.
13. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur zusätzlichen Stabilisierung des Erdreiches in den zu befe¬ stigenden Boden, insbesondere Sandboden, vorgebildete gitter- rostförmige Elemente, vorzugsweise auf Kunststoffbasis, zum Beispiel aus Polystyrol-Hartschaum, eingebracht werden und/oder die Bodenoberfläche durch insbesondere flächendeckenden Auftrag von Polymerverbindungen verfestigt wird.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022205804A1 (zh) * 2021-03-31 2022-10-06 中建科工集团有限公司 路基改良装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4072020A (en) * 1976-03-10 1978-02-07 Revertex (South Africa) (Proprietary) Limited Soil treatment method
FR2415169A1 (fr) * 1977-05-23 1979-08-17 Takahashi Yuichiro Procede et appareil pour renforcer un sol visqueux et mou
US4630972A (en) * 1984-10-29 1986-12-23 Utilitech, Incorporated Impulse injector apparatus
CH674531A5 (en) * 1988-03-14 1990-06-15 Hermann Claus Peaty ground-stabilisation method - introduces alkaloid silicate solution with tenside followed by carbon di:oxide gas
DE3907989A1 (de) * 1989-03-11 1990-09-13 Henkel Kgaa Waessrige harzzubereitungen fuer die gesteinsverfestigung und hohlraumverfuellung und verfahren hierzu
EP0480890A1 (de) * 1990-10-12 1992-04-15 COMES S.p.A. Begrünbare verstärkte Erdwand und Verfahren zu deren Herstellung
EP0491964A1 (de) * 1990-07-24 1992-07-01 Sunearth Co., Ltd. Gerät zum einpressen von flüssigkeit zur bodenverbesserung
EP0504089A1 (de) * 1991-03-06 1992-09-16 Melchor Aramburu Arbelaiz Verfahren zur Beschichtung einer Oberfläche ohne Fruchtbarschicht mit einer Schicht von organisch-pflanzlichem Material

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4072020A (en) * 1976-03-10 1978-02-07 Revertex (South Africa) (Proprietary) Limited Soil treatment method
FR2415169A1 (fr) * 1977-05-23 1979-08-17 Takahashi Yuichiro Procede et appareil pour renforcer un sol visqueux et mou
US4630972A (en) * 1984-10-29 1986-12-23 Utilitech, Incorporated Impulse injector apparatus
CH674531A5 (en) * 1988-03-14 1990-06-15 Hermann Claus Peaty ground-stabilisation method - introduces alkaloid silicate solution with tenside followed by carbon di:oxide gas
DE3907989A1 (de) * 1989-03-11 1990-09-13 Henkel Kgaa Waessrige harzzubereitungen fuer die gesteinsverfestigung und hohlraumverfuellung und verfahren hierzu
EP0491964A1 (de) * 1990-07-24 1992-07-01 Sunearth Co., Ltd. Gerät zum einpressen von flüssigkeit zur bodenverbesserung
EP0480890A1 (de) * 1990-10-12 1992-04-15 COMES S.p.A. Begrünbare verstärkte Erdwand und Verfahren zu deren Herstellung
EP0504089A1 (de) * 1991-03-06 1992-09-16 Melchor Aramburu Arbelaiz Verfahren zur Beschichtung einer Oberfläche ohne Fruchtbarschicht mit einer Schicht von organisch-pflanzlichem Material

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022205804A1 (zh) * 2021-03-31 2022-10-06 中建科工集团有限公司 路基改良装置

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